Potential contrast agents for MRI based on manganese(II) complexes

Abstract

Disertační práce je zaměřena na syntézu a studium manganatých komplexů jako alternativy ke komplexům gadolinitým, což jsou široce využívané kontrastní látky pro tomografii magnetické rezonance (Magnetic Resonance Imaging, MRI). V rámci nalezení vhodných manganatých komplexů jako potenciálních kontrastních látek pro MRI byly zkoumány tři strukturně rozdílné skupiny pentadentátních ligandů lišících se velikostí makrocyklické kavity, druhem donorových atomů a počtem pendantních ramen obsahující různé funkční skupiny. Z krystalových struktur bylo zjištěno, že Mn2+ iont má v těchto komplexech koordinační číslo 6 nebo 7, což umožňuje koordinaci jedné nebo dvou molekul vody. Přímá koordinace molekuly vody ovšem snižuje celkovou stabilitu komplexu a proto je termodynamická stability studovaných komplexů nižší než pro komplexy s polyaminokarboxyláty a stejně tak jejich disociace je mnohem rychlejší v porovnání s [Mn(nota)] nebo [Mn(dota)]2- . Všechny studované manganaté komplexy jsou stálé vůči oxidaci vzdušným kyslíkem s výjimkou dvou komplexů s 12-člennými makrocykly, které jako jediné podléhají oxidaci za vzniku manganitých komplexů. Hodnoty relaxivity komplexů se dvěma koordinovanými molekulami vody jsou přibližně dvakrát vyšší než pro komplexy s jednou molekulou vody a zároveň jsou srovnatelné s...

The thesis is focused on the synthesis and characterization of novel Mn2+ complexes as alternative to Gd3+ chelates which are wide-spread contrast agents in Magnetic Resonance Imaging (MRI). In the perspective to find suitable chelators of Mn2+ , three groups of pentadentate ligands with different size of macrocylic cavity, different donor atoms and number of pendant arms containing various functional groups have been investigated. Coordination numbers of 6 or 7 were found in the crystal structure of the Mn2+ complexes enabling binding of one or two water molecules in the first coordination sphere. The direct water coordination causes a decrease in the complex stability and thus, the thermodynamic stability of investigated chelates is lower than that of polyaminocarboxylate complexes and their dissociation is very fast in comparison to [Mn(nota)] and [Mn(dota)]2- . The studied Mn2+ complexes do not undergo oxidation in air except for complexes with 12-membered ligands which are oxidized to Mn3+ species. The proton relaxivities of the bishydrated complexes are two times higher than those for monohydrated complexes and are comparable to those of commercial contrast agents based on Gd3+ complexes. Variable-temperature 17 O NMR data revealed that the water exchange varies from slow to intermediate or...